间矢量脉宽调制SVPWM控制法(算法实现)

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1、空间矢量脉宽调制SVPWM控制法1．3．1电压空间矢量SVPWM技术背景我们先来回顾一下交流异步电机的工作机理：三相平衡的交流电压在电机定子绕组上产生三相平衡的交流电流；三相平衡的交流电流在定子内腔产生一个幅值恒定的磁链，该磁链在定子内腔旋转，旋转的角速度与电源（电流）的角速度相同；旋转的轨迹形成一个圆形的空间旋转磁场；旋转磁场通过电磁力矩带动转子旋转，在电动机状态下，转子旋转的角速度低于旋转磁场的角速度：转差，转差提交流异步电机产生力矩的根本原因。前面所讨论的SPWM技术是从电源的角度出发，来合成电机的激励源。由交流异步电机的工作机理我们想到：可不可以直接从动力源出发，来直接合成

2、一个圆形的旋转磁场呢？如果可以，这样的控制方法显然更直接，效果应更好。如何直接合成一个圆形的旋转磁场呢？对于交流电机，我们注意到以下的事实：电机定子是固定的，不旋转的；施加在定子上的电压是三相平衡的交流电：幅度相同，相位上彼此偏差120º；自然地，我们想到：定义异步电机的三相定子绕组上的电压为平面上的一静止坐标系的三个轴，电机的相电压在各自的轴向上依正弦规律变化。见图2-1-10。2je3Nj0e4je3图2-1-10：相电压空间矢量图由图2-1-10知，三个电压轴向量不同线性组合可以合成该平面上的任一个电压矢量u，即：24jjuA*ej0A*e3A*e3123当三个

3、电压轴向量对应于三相平衡交流电时，即：AUsint，1m24AUsin(t)，AUsin(t)，不难得到，所合成的电压矢量u为：2m3m333uU(costjsint)m23jwtUe式（2-3-1）m2由式（2-3-2）知，所合成的电压空间矢量具有以下特征：电压矢量模（幅值）恒定；电压矢量绕中性点旋转，旋转的轨迹是一个圆；电压矢量绕中性点匀速旋转，旋转的角速度为ω；电压矢量旋转的角速度与交流电源（电流）的角速度相同。我们来看看电压空间矢量与空间旋转磁链之间的关系。根据电机学理论，空间电流矢量I，空间磁通矢量，电压空间矢量u之间的关系为：dui*

4、rdt其中i*r是电机绕组上的阻抗压降，在电机转速不是很低的情况下，通常可以忽略。于是上式可以写成：dudtjwt我们知道是一个空间旋转磁场：e，mjt11d(e)j(t)j于是um**e2*e2式（2-3-2）mdt很明显，电压空间矢量u，空间磁通矢量存在一维的线性关系，电压空间矢量的幅1值（模）只与电机的角速度（转速）有关；相位上u超前。不难理解，这是由电机2的电感属性引起的。于是空间旋转磁场的特性可以用空间电压矢量的特性来等效。1．3．2电压空间矢量的合成那么如何产生空间电压矢量呢？我们将图2-1-11表示为以下形式：图2-1-1

5、21245jjjj图2-1-12中，六个幅度（模）为U基本电压矢量ej0，e3，e3，ej，e3，e3m将坐标平面六等份S0，S1，S2，S3，S4，S5，每等份称为扇区；相应的，我们称这六个矢量为基本矢量，记为：V1，V2，V3，V4，V5，V6。新增加的三个基本电压矢量V2，V4，V6为原基本电压矢量V1，V3，V5的负轴向。定义轴向为电流流入绕组，负定义轴向为电流流出绕组，不难理解，矢量V1—V6的物理意义为：V1：电流由U相流入，经V，W相流出；V2：电流由U，V相流入，经W相流出；V3：电流由V相流入，经U，W相流出；V4：电流由V，W相流入，经U相流出；V5：

6、电流由W相流入，经U，V相流出；V6：电流由U，W相流入，经V相流出。对于图2-1-12所示的六维坐标系统，不失一般性，该坐标系中的任一个电压矢量u皆可表示为：um*(A()VA()VA()VA()VA()VA()V)112233445566式（2-3-3）m称为调制度，反映电压矢量u的模u与基本电压矢量的模U的比例关系：mum*U。当m=1时，u有最大值，此时也称为满调制。后面将有详细讲述。m事实上电压矢量u必位于一特定扇区Sx（x[1,2,3,4,5,6]）内，于是u可由构成该扇区的两个基本矢量来表示：um*(A()VA()V)n(1,2,

7、3,4,5,6)式（2-3-4）nnn1n1针对三相异步电机的驱动要求：任意时刻，三相绕组都通电；电流总是从两个绕组流进来，经一个绕组流出去，或者从一个绕组流进来，经两个绕组流出去。以上要求对三相逆变桥来说就是：任何时候都只有三个开关管处于导通状态，另外三个处于截止状态。上下桥臂由互补输出的信号控制，即：如果上桥臂处于导通状态，下桥臂必须处于截止状态；上桥臂处于截止状态时，下桥臂必须处于导通状态。由于同一桥上的上下两个开关管的状态只是简单的互补（反向）关系，我们只